Кварцевое стекло. Его свойства, производство и применение - Глаголев С.П.
Скачать (прямая ссылка):
В другом опыте кварцевая трубка с толщиной стенок 0,77 мм, •содержащая воздух, нагревалась до температуры 1 400°, причем давление внутри нее было равно 3 am. Спустя час количество содержащегося ¦в трубке азота уменьшилось на 17% и кислорода — на 33%. За то же звремя при температуре 1 300° исчезает 44% водорода.
Согласно Mayer 114 (1915) диффузия водорода через кварцевое стекло | начинается при 330°,. если разность давлений внутри и вне трубки на [см„превышает атмосферное. Диффузия азота начинается при 430° и разнице давлений в 1 am.
Wustner 116 (1915) рассматривал проницаемость кварцевого стекла для водорода с точки зрения общей теории диффузии и установил, что эта теория вполне охватывает описанные выше явления, если учесть роль растворимости газов в кварцевом стекле.
Далее Wustner нашел, что коэфициент диффузии водорода в кварцевом стекле является экспотенциальнон функцией температуры Хтабл. 33).
Из последних исследований над диффузией газов через нагретое .кварцевое стекло остановимся на работе Liu Sheng T'say и Т. Н. Hog-Tiess ll6, изучавших диффузию гелия и неона. Результаты работы, дающие зависимость скорости диффузии от температуры, представлены на рис. 40, где по оси абсцисс отложена температура и по оси ординат — логарифм скорости диффузии, выраженной в кубических
ТАБЛИЦА 33
Коэфициент диффузии водорода через кварцевое стекло при различных температурах (№ш1;пег, 1915)
Температура в °С Коэфициент диффузии о-Ю6 Температура в °С Коэфициент диффузии a-IQ*
300 0,73 700 2,4
400 1,6 800 4,2
500 2,1 900 7,6
800 2,4 1000 10,3
сантиметрах (измеренных при0° и давлении 760AtwHg) в час через поверхность в 1 см2 при толщине стенки 1 мм и разности давлений по обеим ее сторонам в 1 am. Из рисунка видно, что гелий обладает заметной скоростью диффузии даже при температурах, меньших 200°; что касается неона, то его диффузия через кварцевое стекло достигает заметной величины лишь при температурах, превосходящих 500°.
Описанное явление диффузии различных газов через кварцевое стекло имеет значение как в области его производства, так и в области применения. На свойстве накаленного кварца пропускать водород основан чрезвычайно интересный метод получения прозрачного кварцевого стекла, предложенный Bredel. При изготовлении термометров, газонаполненных кварцевых ламп • и разрядных трубок, а также при использовании кварцевого стекла в химических целях при высоких температурах, явление диффузии газов из прибора в окружающую атмосферу, или, наоборот, из атмосферы в прибор, должно иметь весьма серьезное значение.
200 400 600 800 1000
Температура
Рис. 40. Скорость диффузии гелия и неона через кварцевое стекло при различных температурах.
ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА Прозрачность
Кристаллический кварц но праву считается одним из самых прозрачных веществ, и надо сказать, что аморфный кварц — кварцевое стекло — мало чем ему в этом уступает, показывая весьма малое поглощение как в видимых, так и в невидимых частях спектра.
Лучшие сорта обыкновенных стекол, как бы прозрачны они ни были, всегда обнаруживают в толстых слоях окраску, указывающую на заметное поглощение видимых лучей. В этом проще всего убедиться, рассматривая торцевую часть стеклянной трубки, имеющую для простых сортов яркий зеленый цвет. В противоположность этому, кварцевое стекло даже в весьма толстых слоях не обнаруживает почти никакого
ОТТеНка И Очень незначитрггкнп ппгпппчоФчолшпт,.,". —---------»»-
чая прозрачность кварцевого стекла для видимого света, Heymans и Allis*9 нашли, что если для определения этой величины воспользоваться формулой
/ = I0l -al,
где /0_интенсивность света, падающего на пластинку исследуемого
вещества толщиной I мм, и / — интенсивность света, прошедшего через пластинку, то величина а, характеризующая поглощение, будет равна 0,00696, в то время как для оконного стекла она равна 0,0108. Так например, через пластину толщиной Ю см {1—100) пройдет в случае кварцевого стекла в 2,25 раза больше видимого света, чем в случае оконного стекла. Это обстоятельство, как мы увидим в дальнейшем, послужило причиной применения плавленого кварца для устройства аллюминаторов в аппаратах, предназначенных для исследования морских глубин.
При переходе к невидимым частям спектра прозрачность сначала остается почти неизменной, затем, начиная с некоторой длины волны, более или менее резко уменьшается. В ультрафиолетовых лучаях такой переломной точкой является длина волны в 230—240 тр. (в зависимости от чистоты образца), в инфракрасных же лучах длина волны — в 4,7 ji. Таким образом хорошая прозрачность кварцевого стекла, понимая под словом «хороший» пропускание в 90% и больше, простирается на весьма обширный диапазон длин волн от 250 до 4 700 мц. ~
Данные о прозрачности кварцевого стекла для коротких ультрафиолетовых лучей весьма разноречивы, что объясняется индивидуальными особенностями исследуемых образцов. Дело в том, что самая незначительная примесь, попавшая в кварцевое стекло в процессе плавки, может в высшей степени изменить его прозрачность в коротковолновой части спектра.
